機(jī)器學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中的應(yīng)用

文君

摘 要：現(xiàn)階段，我國已逐步加快信息化建設(shè)步伐，在現(xiàn)代化信息技術(shù)飛速發(fā)展帶動下，極大增長了整個網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)量，與此同時，也將更多的難題帶給網(wǎng)絡(luò)空間安全管理。不斷增加的網(wǎng)絡(luò)空間連入點，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)空間安全處理方式無法滿足海量數(shù)據(jù)需求，在這樣的背景下，逐漸凸顯出機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)勢，將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全研究中可以有效解決網(wǎng)絡(luò)空間安全問題。

關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí);網(wǎng)絡(luò)空間;安全研究

0引言

網(wǎng)絡(luò)空間涉及內(nèi)容十分廣闊，既包括通信網(wǎng)、各種計算系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、各類嵌入式控制器、處理器等硬件和軟件，又包括這些硬軟件產(chǎn)生、處理、儲存的各種數(shù)據(jù)信息，還包括人類活動在其中產(chǎn)生的影響。因此，網(wǎng)絡(luò)空間也被稱為除陸、海、空、太空以外的第五大空間。近幾年，頻繁發(fā)生網(wǎng)絡(luò)空間中各類安全事件和網(wǎng)絡(luò)攻擊，其危害十分巨大，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。每年我國因為數(shù)字犯罪造成的損失也達(dá)到上百億元。由此可見，網(wǎng)絡(luò)空間安全對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定、國家安全都有重大影響，必須引起各方高度重視。

1 機(jī)器學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

人工智能最核心的內(nèi)容是機(jī)器學(xué)習(xí)，它存在的目的是對人類行為進(jìn)行模擬。采取學(xué)習(xí)方法，使計算機(jī)獲取到更多知識和技能，讓其變得更加智能和聰明，實現(xiàn)優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，促進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)智能化。針對如何讓機(jī)器擁有特定學(xué)習(xí)行為，不同學(xué)者有不同的探索內(nèi)容，獲得大部分人認(rèn)同的觀點是機(jī)器學(xué)習(xí)密切聯(lián)系推理過程。因此，可以將機(jī)器學(xué)習(xí)策略劃分成不同板塊，機(jī)器學(xué)習(xí)涉及廣闊范圍，這種結(jié)果在多種知識、技術(shù)交叉作用之下產(chǎn)生。其中又涉及很多專業(yè)學(xué)科，可以將機(jī)器學(xué)習(xí)分為以下幾類：第一，以學(xué)習(xí)策略為分類依據(jù)，將其分成機(jī)械學(xué)習(xí)、示教學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)、基于解釋的學(xué)習(xí)等。第二，從獲取知識及表示方式角度分類，可以劃分為代數(shù)表達(dá)式參數(shù)、圖、網(wǎng)絡(luò)、多種表示形式組合等。第三，以應(yīng)用領(lǐng)域為根據(jù)進(jìn)行分類，可以分為自然語言、圖像識別、知識模擬等。第四，綜合分類可以劃分為經(jīng)驗性歸納性學(xué)習(xí)、分析學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)等[1]。

2 機(jī)器學(xué)習(xí)對研究網(wǎng)絡(luò)空間安全的重要作用

2.1? 檢測網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營

互聯(lián)網(wǎng)體系的重要內(nèi)容是網(wǎng)關(guān)協(xié)議，網(wǎng)關(guān)協(xié)議對路由通信質(zhì)量會產(chǎn)生一定影響。但是，在實際運(yùn)營中，由于網(wǎng)關(guān)協(xié)議的認(rèn)證體系不夠完整，造成有故障存在路由信息識別過程中，進(jìn)而使網(wǎng)絡(luò)遭到攻擊。由此看來，有必要對機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行充分利用，實現(xiàn)以實時跟蹤檢查網(wǎng)關(guān)協(xié)議運(yùn)營情況為目標(biāo)，為數(shù)據(jù)安全性提供保障。

2.2? 域名系統(tǒng)安全檢測

網(wǎng)絡(luò)空間中最容易受到攻擊的是域名系統(tǒng)，如果遭到攻擊就無法保障正常使用網(wǎng)絡(luò)。通常情況下，記錄惡意域名是域名系統(tǒng)供給的處理方式，如果域名發(fā)生異常情況，就會以記錄的信息為依據(jù)，展開進(jìn)一步監(jiān)測，進(jìn)而防止安全問題。然而，應(yīng)用傳統(tǒng)檢測方式會出現(xiàn)很多問題，攻擊者可能會對記錄的信息進(jìn)行竊取和屏蔽，造成檢測識別空白的現(xiàn)象，使其錯誤判斷惡意域名的性質(zhì)為安全。在網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)，可以將記錄惡意域名的數(shù)據(jù)有效提取和分析出來，在對域名進(jìn)行對比和監(jiān)測之后，對域名安全性進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

2.3? 網(wǎng)絡(luò)安全檢測

有很多網(wǎng)絡(luò)接入點存在網(wǎng)絡(luò)空間中，在檢測網(wǎng)絡(luò)安全時還需要收集、分析和控制數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)，可以快速發(fā)現(xiàn)安全隱患，采取有效防范手段高效的處理安全問題。在網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)，可以更有效的將網(wǎng)絡(luò)空間中攻擊、入侵等行為檢測出來，促進(jìn)檢測效率的提升，保障網(wǎng)絡(luò)空間安全（見表1）。

3 網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)

網(wǎng)絡(luò)空間的重要內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)空間安全，對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完善有利于增加網(wǎng)絡(luò)空間的安全性，為其安全運(yùn)行提供保障和支持，通過對機(jī)器學(xué)習(xí)的充分利用，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)空間實施各種安全檢測，有利于提高互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性。

3.1? 應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施安全中的研究

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是計算機(jī)實現(xiàn)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施，遠(yuǎn)程通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、路由系統(tǒng)及域名系統(tǒng)是最重要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，因此，在研究網(wǎng)絡(luò)空間安全中需要重點關(guān)注路由系統(tǒng)和域名系統(tǒng)的安全，在最新研究中，借助機(jī)器學(xué)習(xí)，對網(wǎng)絡(luò)空間實施BGP異常檢測和DNS惡意攻擊檢測取得了一定成果，主要從以下方面進(jìn)行分析：首先，BGP異常檢測。BGP是英文單詞的縮寫形式，全拼是Border Gateway Protocol，意思是邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議，它在TCP上運(yùn)行，是自治系統(tǒng)路由協(xié)議的一種。BGP系統(tǒng)的功能比較強(qiáng)大，可以促進(jìn)不相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)路由區(qū)域間的連接，達(dá)到交換信息的目的，通過與其他BGP系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)獲取信息。然而，它也存在一個問題，因為其路由認(rèn)證體系不可信任，導(dǎo)致大量危機(jī)存在其路由系統(tǒng)中，包括異常BGP更新消息、前綴劫持等使網(wǎng)絡(luò)安全性大幅度降低，傳統(tǒng)識別異常路由是通過綜合利用各種方式進(jìn)行處理，然而，這種方式無法有效識別所有異常路由。在開展網(wǎng)絡(luò)空間研究過程中通過對機(jī)器學(xué)習(xí)的充分利用，研究人員又進(jìn)行大量實踐，最終發(fā)現(xiàn)長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，可以對異常路由進(jìn)行有效監(jiān)測，它能將BGP更新消息或時序中的異常信息及時提取出來，還能進(jìn)行警告。然而，在網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中異常路由檢測應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)，還不能保證其準(zhǔn)確性，往往會有誤報、漏報等問題出現(xiàn)，因此，當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)在檢測異常路由器中的應(yīng)用還處于構(gòu)建模型和討論階段，有必要進(jìn)行深入研究，以提高機(jī)器學(xué)習(xí)在檢測異常路由中的準(zhǔn)確性。其次，檢測惡意域名。DNS是域名系統(tǒng)縮寫形式，域名系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)的一項服務(wù)，能夠更加方便互聯(lián)網(wǎng)的防衛(wèi)。因此，惡意攻擊域名系統(tǒng)的情況比較多，這也是域名系統(tǒng)成為網(wǎng)絡(luò)空間安全重要內(nèi)容的主要原因。在網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)有利于推動惡意域名檢測的研究進(jìn)程，對促進(jìn)惡意域名研究會產(chǎn)生一定成果。然而，也存在兩個問題，第一是攻擊方一旦對域名檢測系統(tǒng)原理熟悉掌握后，就可以將檢測系統(tǒng)避開，再次攻擊;第二是當(dāng)前惡意域名檢測系統(tǒng)是利用已知域名作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行建設(shè)的，因此其效果難以發(fā)揮出來。由此看來，還需要充分利用機(jī)器學(xué)習(xí)深入研究惡意域名檢測系統(tǒng)。

3.2? 應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全檢測中的研究

主要從3個方面分析利用機(jī)器學(xué)習(xí)對軟件安全的監(jiān)測：首先，對網(wǎng)頁安全進(jìn)行檢測。通過對惡意網(wǎng)頁的利用，許多網(wǎng)絡(luò)供給會竊取使用者的個人信息，造成網(wǎng)絡(luò)用戶泄露信息情況。一般情況下，采用記錄識別法檢測網(wǎng)頁安全，但是受到多種因素影響，檢測周期較長，而且監(jiān)測效果也不盡人意，嚴(yán)重危害網(wǎng)絡(luò)空間安全。通過對機(jī)器學(xué)習(xí)的利用，可以檢測網(wǎng)頁安全，記錄下存在安全隱患的網(wǎng)絡(luò)，然后再對這些信息開展數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)特征分析工作，在檢測網(wǎng)頁安全過程中，在這些信息的基礎(chǔ)上，采取分類計算方法進(jìn)行計算，可以將網(wǎng)頁安全性有效檢測出來[2]。其次，對郵件安全的檢測。大量垃圾郵件儲存在網(wǎng)絡(luò)空間中，占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存，對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度造成影響，增加隱藏的安全隱患，一旦不能及時有效進(jìn)行系統(tǒng)檢測，就會增加網(wǎng)絡(luò)空間被攻擊的概率，對用戶信息安全造成不利影響。以前采用人工方式檢測郵件安全性，處理效率較低，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)之后，可以將垃圾軟件檢測系統(tǒng)構(gòu)建起來，這樣技術(shù)人員以文本處理標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)輸入特征，就可以驅(qū)動程序?qū)︵]件安全進(jìn)行自動檢測，能夠為用戶信息提供保障。最后，對PDF安全進(jìn)行檢測。使用互聯(lián)網(wǎng)過程中，用戶不可避免會在網(wǎng)絡(luò)空間中生成很多PDF文件，許多惡意程序就隱藏在某些PDF文件中，應(yīng)用傳統(tǒng)檢測軟件，無法檢測出這些惡意程序（見表2）。想要解決這類問題，就需要將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)空間中，將文件檢測系統(tǒng)構(gòu)建起來，通過提取信息特點，及時有效檢測出隱藏在PDF文件中的惡意程序[3]。

4結(jié)語

綜上所述，存在網(wǎng)絡(luò)空間安全研究中的安全威脅和防護(hù)問題，對國家安全和人們?nèi)粘Ｉ钣兄苯雍椭匾挠绊憽Ｉ钊胪诰蚓W(wǎng)絡(luò)空間中大量存在的日志信息、網(wǎng)絡(luò)流量等數(shù)據(jù)特點和連接關(guān)系，可以將安全防護(hù)措施提供給網(wǎng)絡(luò)空間各級應(yīng)用。機(jī)器學(xué)習(xí)在很多領(lǐng)域取得舉世矚目的研究成果，越來越多的網(wǎng)絡(luò)空間研究人員開始給予其高度關(guān)注。本文重點分析機(jī)器學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)空間安全領(lǐng)域中的應(yīng)用，希望給有關(guān)機(jī)構(gòu)提供參考與借鑒。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]劉金鵬.基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)[J]. 網(wǎng)絡(luò)空間安全，2018（9）：96-102.

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（編輯 何 琳）